Phase 4 · Independent Engineering Phase 4 · Eigenständiges Engineering

Phase 4: Independent Engineering Phase 4: Eigenständiges Engineering

Six capstone-level builds across two tracks. Track 1 is ready as soon as a student finishes Phase 2 (Circuit Builder) — real mechanics and embedded control, no AI needed yet. Track 2 unlocks after Phase 3 (AI Practitioner), once a student can train and deploy their own models. Together, Phase 4 spans Grades 8 through 12. Sechs Projekte auf Abschlussniveau in zwei Spuren. Spur 1 ist machbar, sobald ein Schüler Phase 2 (Schaltungsbauer) abgeschlossen hat — echte Mechanik und Embedded-Steuerung, noch ohne KI. Spur 2 wird nach Phase 3 (KI-Praktiker) freigeschaltet, sobald Schüler eigene Modelle trainieren und einsetzen können. Zusammen deckt Phase 4 die Klassen 8 bis 12 ab.

Grades 8–12Klassen 8–12 2 Tracks2 Spuren Self-DirectedEigenständig 6 Capstone Builds6 Abschlussprojekte

Track 1 — After Phase 2Spur 1 — Nach Phase 2

Grades 8–9Klassen 8–9
Remote Controlled Car
Grades 8–9Kl. 8–9

Remote Controlled CarFerngesteuertes Auto

Build a chassis with DC motors and 3D-printed wheels, then wire and program a wireless controller using an ESP32 — a first taste of Physical Computing.Bau eines Chassis mit DC-Motoren und 3D-gedruckten Rädern sowie Programmierung eines drahtlosen Controllers mit dem ESP32.

ESP32DC MotorsC++3D Printing
Builds on:Baut auf: Phase 2 circuit-building and motor control — extended to wireless control and a full chassis build.Phase-2-Schaltungsaufbau und Motorsteuerung — erweitert um Funksteuerung und einen vollständigen Chassis-Bau.
AI Mirror
Grades 8–9Kl. 8–9

AI MirrorKI-Spiegel

Train a computer-vision model to recognise facial expressions and trigger real-time responses — lights, sounds, or servo movements — introducing Machine Learning tangibly.Ein Computer-Vision-Modell trainieren, das Gesichtsausdrücke erkennt und Echtzeit-Reaktionen auslöst — Einführung in maschinelles Lernen auf greifbare Weise.

PythonCamera ModuleML BasicsServo
Builds on:Baut auf: Phase 2 embedded programming — a first, lightweight step into applied AI ahead of the full Phase 3 course.Phase-2-Embedded-Programmierung — ein erster, leichter Einstieg in angewandte KI vor dem vollständigen Phase-3-Kurs.
Maze Solver
Grades 8–9Kl. 8–9

Maze Solver (Basic)Labyrinthlöser (Basis)

Program ultrasonic sensors to detect walls and autonomously navigate a maze — first encounter with sensor fusion, conditional logic, and closed-loop control.Ultraschallsensoren programmieren, um Wände zu erkennen und ein Labyrinth autonom zu navigieren — erste Begegnung mit Sensorfusion und Regelkreisen.

UltrasonicArduinoC++Algorithms
Builds on:Baut auf: Phase 2 sensor wiring and conditional logic — extended to closed-loop, autonomous navigation.Phase-2-Sensorverkabelung und bedingte Logik — erweitert um autonome Navigation im Regelkreis.

Track 2 — After Phase 3Spur 2 — Nach Phase 3

Grades 10–12Klassen 10–12
4-DOF Robotic Arm
Grades 10–12Kl. 10–12

4-DOF Robotic Arm4-DOF Roboterarm

Program a four-degrees-of-freedom arm for precision pick-and-place tasks — learning inverse kinematics, servo coordination, and workspace calibration.Einen Arm mit vier Freiheitsgraden für präzise Aufgaben programmieren — inverse Kinematik, Servokoordination und Arbeitsraumkalibrierung.

Servo MotorsPythonKinematics3D Parts
Builds on:Baut auf: Phase 2 servo & motor control, combined with Phase 3's precision engineering (Week 10, Robot Reflexes).Phase 2 Servo- & Motorsteuerung, kombiniert mit Präzisionstechnik aus Phase 3 (Woche 10, Robot Reflexes).
Bipedal / Quadruped Walker
Grades 10–12Kl. 10–12

Bipedal / Quadruped WalkerZweibeiniger / Vierbeiniger Läufer

Program gait cycles and centre-of-gravity logic to make a multi-legged robot walk — bridging biomechanics, physics, and embedded programming.Gangzyklen und Schwerpunktlogik programmieren für einen mehrgliedrigen Laufroboter — Biomechanik, Physik und Embedded Programming.

Gait AlgorithmsC++IMU Sensor3D Printing
Builds on:Baut auf: Phase 2 embedded motor control, combined with Phase 3's sensor fusion and real-time tuning (Week 7, Speed Lab).Phase 2 Embedded-Motorsteuerung, kombiniert mit Sensorfusion und Echtzeit-Tuning aus Phase 3 (Woche 7, Speed Lab).
AI Waste Sorter
Grades 10–12Kl. 10–12

AI Waste SorterKI-Abfallsortierer

Build a belt or flap system triggered by an AI image classifier that identifies and sorts waste in real time — applied machine learning meets sustainability.Ein Förderband oder Klappensystem bauen, das durch einen KI-Bildklassifikator gesteuert wird — angewandtes maschinelles Lernen trifft Nachhaltigkeit.

AI ClassificationPythonCameraStepper Motor
Builds on:Baut auf: Phase 2 actuator control, combined directly with Phase 3's full AI classification pipeline (Weeks 4–9).Phase 2 Aktorsteuerung, direkt kombiniert mit der vollständigen KI-Klassifikations-Pipeline aus Phase 3 (Wochen 4–9).
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